کلید حیات زمین کجاست؟

مناطق قطبی با نوسانات فصلی شدید مشخص می‌شوند که از چرخه معمولی روزانه فاصله می‌گیرند. این تضاد آشکار بر اکوسیستم‌های محلی و به ویژه مواردی که به وابسته به نور خورشید هستند، تأثیر می‌گذارد.تابستان، شکوفایی جلبک‌ها و زندگی زمینی را به ارمغان می‌آورد، در حالی که در زمستان توقف در بهره‌وری است. تأثیر این تغییرات فصلی بر جوامع باکتریایی بستر دریا تا همین اواخر به‌طور کامل بررسی نشده بود.

محققان موسسه میکروبیولوژی دریایی ماکس پلانک آلمان، ماموریتی را به مجمع‌الجزایر سوالبارد آغاز کردند تا پویایی این جوامع میکروبی را بررسی کنند. یافته‌های آنان دیدگاه‌های شگفت‌انگیزی را در مورد انعطاف‌پذیری و پیچیدگی باکتری‌های بستر دریا نشان می‌دهد.برخلاف انتظارات، ترکیب جامعه باکتریایی به‌رغم نوسانات قابل‌توجه در مواد آلی و شرایط محیطی، به‌طور قابل‌توجهی در طول سال ثابت می‌ماند.

این پایداری با جوامع متغیرتر موجود در ستون آب در تضاد است و استحکام باکتری‌های بستر دریا را نشان می‌دهد. محقق اصلی این بررسی اظهار کرد که این پیچیدگی چالش‌هایی را ایجاد می‌کند اما انعطاف‌پذیری جامعه را نیز برجسته می‌کند.

آنان افزودند که جامعه‌های باکتریایی اعماق دریا بسیار پیچیده هستند. این چیزی است که آنها را بسیار پایدار و قوی و بررسی پویایی آنها را برای ما بسیار چالش‌برانگیز می‌کند.محققان برای درک این پدیده، تنوع عملکردی این میکروب‌ها را با تمرکز بر توانایی آنها در تجزیه قندهای جلبکی بررسی کردند.

نتایج تحقیقات آنان تغییرات فصلی در بیان ژن مربوط به آنزیم‌های تجزیه‌کننده کربوهیدرات را کشف کرد؛ در زمستان، آنزیم‌هایی که آ-گلوکان‌ها را هدف قرار می‌دهند غالب می‌شوند که منعکس‌کننده وابستگی میکروب‌ها به ترکیبات ذخیره‌سازی درون سلولی است.

بهار شاهد تغییر به سمت آنزیم‌هایی است که ب-گلوکان‌ها را تجزیه می‌کنند، مانند لامینارین که نشان دهنده تغییر در منابع‌غذایی مربوط به در دسترس‌ بودن مواد جلبکی تازه است.این یافته‌ها بر سازگاری باکتری‌های بستر دریا با محیط آنها با استفاده از منابع غذایی مختلف بر اساس در دسترس بودن فصلی تأکید می‌کند.

توانایی آنها برای جابجایی بین مواد تازه از ستون آب و ذخایر موجود در بستر دریا، کارایی زیست‌محیطی قابل توجهی را نشان می‌دهد. این تطبیق‌پذیری برای بقای آنها به خصوص در زمستان ضروری است.پیامدهای این تحقیق فراتر از محدوده اکولوژی میکروبی است. همانطور که این باکتری‌ها قندهای جلبکی را پردازش دی اکسید کربن را آزاد می‌کنند که یک گاز گلخانه‌ای قوی است. بنابراین، این میکروارگانیسم‌ها، اگرچه در مقیاس کوچک هستند اما نقش مهمی در چرخه جهانی کربن و فرآیندهای آب‌وهوایی ایفا می‌کنند.

جامعه باکتریایی بستر قطب شمال در طول فصول سال حضور ثابتی دارد و علیرغم فصلی بودن منطقه به‌طور فعال رشد می‌کند.این تحقیق جذاب، انعطاف‌پذیری و پایداری قابل‌توجه جوامع میکروبی باکتری‌های بستر دریای قطب شمال را آشکار کرده است و فرضیه‌های قبلی در مورد تنوع آنها در فصول سال را به چالش می‌کشد.این گروه از طریق روش‌های نوآورانه، چالش‌های روش‌شناختی نمونه‌برداری را با موفقیت پشت سر گذاشته و امکان مطالعه دقیق این اکوسیستم‌های حیاتی را فراهم کرده است.این یافته‌ها پیچیدگی و سازگاری باکتری‌های بستر دریای قطب شمال را با تغییرات شدید فصلی نشان می‌دهد و بر نقش مهم آنها در چرخه‌های کربن جهانی و تغییرات آب‌وهوایی تأکید می‌کند.مقاله کامل در مجله ISME منتشر شد.